CN107013924A - 垃圾焚烧飞灰处理设备及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于垃圾焚烧飞灰处理技术领域，具体涉及采用一种垃圾焚烧飞灰处理设备及处理方法。该种圾焚烧飞灰处理系统，包括飞灰供给系统、水洗系统、氧化碱浸系统、蒸发系统、氧化碱浸系统、浸出液体处理系统；飞灰存储系统包括飞灰存储罐、飞灰供给装置；水洗系统包括水洗反应釜、药剂供给装置；蒸发系统包括与药剂出口依次连接的蒸发器、气液分离器和结晶罐；氧化碱浸系统包括碱浸反应釜；浸出液体处理系统包括相连的除杂净化装置和电沉积装置。上述垃圾焚烧飞灰处理设备及处理方法，成本低廉、处置后资源化利用效果好，避免二次污染、并解决二噁英降解的高选择性等技术难题，使处理后的飞灰符合环境安全标准和资源化利用标准。
Description
技术领域
本发明属于垃圾焚烧飞灰处理技术领域，具体涉及采用一种垃圾焚烧飞灰处理设备及处理方法。
背景技术
随着社会经济的不断发展，城市生活垃圾是当前世界各国面临的主要环境问题之一，也是我国目前存在的突出的环境问题。垃圾焚烧飞灰中含有二恶英及重金属等有害物，根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)规定：“生活垃圾焚烧飞灰应按危险废物管理”。因此，飞灰必须单独收集，不得与生活垃圾、焚烧残渣等混合，也不得与其他危险废物混合。
飞灰处理主要有水泥固化、沥青固化、化学药剂稳定化、高温处理等方法。其中，化学药剂稳定化法由于工艺简单、稳定效果好、增容比小、能耗低等特点，成为飞灰稳定化的一个发展方向。
温式化学处理是通过水洗浸出，利用化学药剂通过化学反应，使飞灰中有毒有害物质转变湿式化学处理是通过水洗浸出，利用化学药剂通过化学反应，使飞灰中有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程。通过温法化学处理可去除飞灰中的可溶盐、重金属等，进而提高产物的稳定性，减少最终处置产物对环境的彩响。常用处理工艺有水洗-酸浸处理、磷酸盐处理、亚铁盐处理、硫化物处理、螯合剂处理等。水洗-酸浸处理可有效去除飞灰中可溶性氯盐，水洗后，重金属主要以残渣态存在；磷酸盐水洗处理方法是基于生成不溶性金属磷酸盐，该法不仅对飞灰中重金属在常温下具有稳定作用还能抑制Cd,Pb,Zn等重金属的高温挥发作用；亚铁盐处理法是利用Fe2O3晶体的生成将重金属稳定在晶格之内，亚铁盐对氯盐有着很好的促溶作用；硫化钠、硫代硫酸钠和硫脲等处理方法是利用他们与重金属生成稳定的硫化物；蝥合剂的添加除了解毒作用还能使飞灰活性得到提高，活化指数可以高达96.49％。而且使用。但是使用温式化学处理后会产生高浓度无机盐废水，需要进一步处理。且由于焚烧飞灰组分及重金属形态的复杂性，以及对反应机理缺乏足够认识，很难找到一种普遍适用的化学稳定剂。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是一种垃圾焚烧飞灰处理设备及处理方法。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种垃圾焚烧飞灰处理设备，其特征在于：包括飞灰供给系统、水洗系统、氧化碱浸系统、蒸发系统、氧化碱浸系统、浸出液体处理系统；
飞灰存储系统包括飞灰存储罐、飞灰供给装置，该飞灰供给装置将飞灰存储罐与水洗系统连接用于向水洗系统输送飞灰；
水洗系统包括水洗反应釜、药剂供给装置，所述水洗反应釜上设有与飞灰供给装置连接的进灰口、与氧化碱浸系统连接的出渣口、与药剂供给装置连接的药剂进口和与蒸发系统连接的药剂出口；
蒸发系统包括与药剂出口依次连接的蒸发器、气液分离器和结晶罐；
氧化碱浸系统包括碱浸反应釜，该碱浸反应釜上设有碱浸渣出口和浸液出口，该浸液出口与浸出液体处理系统连接；
浸出液体处理系统包括相连的除杂净化装置和电沉积装置，除杂净化装置与浸液出口连接。
进一步的，飞灰供给装置包括飞灰输送泵、螺旋输送管道、飞灰电子称，该飞灰输送泵与飞灰存储罐连接，该螺旋输送管道设置于飞灰存储罐与水洗反应釜之间，该飞灰电子称设置于螺旋输送管道上。
进一步的，药剂供给装置包括螯合药剂罐、储水罐、药水混合器和管道，该螯合药剂罐、储水罐分别通过管道并藉由药水混合器与水洗反应釜连通。
进一步的，蒸发系统还包括与蒸发器和气液分离器连接的液化加热器。
进一步的，除杂净化装置包括依次连接的浸出液池和富集沉淀池。
进一步的，富集沉淀池上设有曝气装置和反冲水清洗装置。
进一步的，还包括碱浸渣回收系统，该碱浸渣回收系统包括捏合机、成品料输送机和成品料暂存仓，所述捏合机的进料口与碱浸反应釜的碱浸渣出口对接，该捏合机的出料口通过成品料输送机与成品料暂存仓连接。
垃圾焚烧飞灰处理工艺，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，飞灰存储系统将飞灰存储罐中收集的焚烧飞灰输送至水洗系统的水洗反应釜中；
步骤二，药剂供给装置向水洗反应釜中加入水和螯合药剂并进行搅拌，接着在水洗反应釜中进行水热反应，水热反应后依次排出反应液和灰渣；
步骤三，反应液进入蒸发系统，依次经过蒸发、气液分离，得到工业级的重结晶；
步骤四，灰渣进入氧化碱浸系统，向碱浸反应釜加入碱浸液，浸泡反应，反应后依次排出碱浸液和碱浸渣；
步骤五，碱浸液进入浸出液体处理系统包，碱浸液依次经过杂净化装置和电沉积装置处理后排出，完成。
优化的，步骤四中排出的碱浸渣进入碱浸渣回收系统。
优化的，步骤四中的碱浸液为氨水-氯化铵系溶液。
本发明提供的垃圾焚烧飞灰处理设备，通过水洗系统和氧化碱浸系统去除焚烧飞灰中二噁英和重金属关键技术，具有成本低廉、处置后资源化利用效果好特点，并通过蒸发系统和浸出液体处理系统可对处理液进行处理，避免二次污染、并解决二噁英降解的高选择性等技术难题，从而消除其中可溶盐及有毒物质的危害。通过添加不同氧化剂和催化剂，强化二噁英及重金属的脱除效率，降低反应温度，大大减少传统水热法对设备和成本的要求，使处理后的飞灰符合环境安全标准和资源化利用标准。
附图说明
图1为本发明垃圾焚烧飞灰处理设备的结构示意图；
图2为本发明垃圾焚烧飞灰处理设备飞灰供给系统的结构示意图；
图3为本发明垃圾焚烧飞灰处理设备水洗系统的结构示意图；
图4为本发明垃圾焚烧飞灰处理设备蒸发系统的结构示意图；
图5为本发明垃圾焚烧飞灰处理设备浸出液体处理系统的结构示意图；
图6为本发明垃圾焚烧飞灰处理设备碱浸渣回收系统的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明一种不会产生二次污染的垃圾焚烧飞灰处理设备及垃圾焚烧飞灰的综合处理方法。
参照如图1至图6所示，垃圾焚烧飞灰处理设备，包括飞灰供给系统1、水洗系统2、蒸发系统3、氧化碱浸系统4、浸出液体处理系统5、碱浸渣回收系统6；
飞灰存储系统1包括飞灰存储罐11、飞灰供给装置12，该飞灰供给装置12包括飞灰输送泵121、螺旋输送管道122、飞灰电子称123，该飞灰输送泵121设置于飞灰存储罐11的顶部，该螺旋输送管122道设置于飞灰存储罐11的底部，并通过螺旋输送管122将飞灰存储罐11与水洗反应釜21连通，该飞灰电子称123设置于螺旋输送管道122上用于测量用于向水洗反应釜21输送的飞灰量；
水洗系统2包括水洗反应釜21、药剂供给装置22，所述水洗反应釜21上设有与飞灰供给装置12连接的进灰口211、与氧化碱浸系统3连接的出渣口212、与药剂供给装置22连接的药剂进口213和与蒸发系统4连接的药剂出口214，药剂供给装置22包括螯合药剂罐221、储水罐222、药水混合器223和管道224，该螯合药剂罐221、储水罐222分别通过管道223并藉由药水混合器223与水洗反应釜21连通；
蒸发系统3包括与药剂出口214依次连接的蒸发器31、气液分离器32和结晶罐33，还包括与蒸发器31和气液分离器32连接的液化加热器34；
氧化碱浸系统4包括碱浸反应釜41，该碱浸反应釜41上设有碱浸渣出口411和浸液出口412，该碱浸渣出口411与碱浸渣回收系统连接、浸液出口412与浸出液体处理系统6连接；
浸出液体处理系统5，包括相连的除杂净化装置51和电沉积装置52，除杂净化装置51包括依次连接的浸出液池511和富集沉淀池512，富集沉淀池512上设有曝气装置513和反冲水清洗装置514，该曝气装置513设置于富集沉淀池512底部，反冲水清洗装置514设置于除杂净化装置51和电沉积装置52连接的管道上；
碱浸渣回收系统6，包括捏合机61、成品料输送机62和成品料暂存仓63，所述捏合机61的进料口与碱浸反应釜的碱浸渣出口对接，该捏合机61的出料口通过成品料输送机62与成品料暂存仓63连接。
垃圾焚烧飞灰处理工艺，使用上述垃圾焚烧飞灰处理设备对泉州市焚烧飞灰进行处理，泉州市焚烧飞灰(含量见表1)含有约20.79％的氯，7.82％的碱(Na2O、K2O)以及多种重金属，飞灰氯、碱含量高，直接用作建材，会使建材产生锈蚀、异常膨胀等现象，重金属也会有渗出的风险。由于飞灰在高温阶段重金属易挥发且氯化物容易分解，造成水泥生产设备的腐蚀、产品的结皮现象和尾气的二次污染，且重金属与二噁英物化性质差异大，增加了无害化处理飞灰的困难。
表1泉州市焚烧飞灰组分％
| CaO | Cl | SO3 | SiO2 | Na2O | IC2O | Fe2O3 | MgO | AI2O3 | TiO2 | P2O5 | ZnO |
| 48.834 | 20.79 | 6.803 | 6.559 | 4.317 | 3.501 | 2.24 | 2.136 | 1.949 | 0.647 | 0.626 | 0.582 |
| F | Cr2O3 | PbO | CuO | Br | BaO | MnO | SrO | SnO2 | MIC) | Rb20 | Zr02 |
| 0.266 | 0.137 | 0.134 | 0.101 | 0.095 | 0.069 | 0.064 | 0.057 | 0.042 | 0.016 | 0.016 | 0.015 |
具体步骤如下：
步骤一，飞灰存储罐11中收集的焚烧飞灰通过飞灰供给装置12向水洗系统的水洗反应釜中输送焚烧灰飞，飞灰输送泵121提供稳定的气流使飞灰存储罐11中的飞灰进入螺旋输送管道122，飞灰电子称123测量向水洗反应釜21输送的飞灰量；
步骤二，焚烧灰飞进入水洗反应釜21中，药剂供给装置22向水洗反应釜中加入水和螯合药剂，对灰飞浸泡20-60分钟后开始搅拌，将水、灰飞和药剂充分搅拌均匀，接着水洗反应釜21升温至90-120℃，在水洗反应釜中进行水热反应预脱飞灰中的硅，水热反应后依次排出反应液和灰渣；
步骤三，反应液进入蒸发系统3，依次经过蒸发、气液分离，得到工业级的NaCl、KCl产品及金属产品；
步骤四，灰渣进入氧化碱浸系统4，向碱浸反应釜加入碱浸液，碱浸液使用氨水-氯化铵系溶液，浸泡反应后依次排出碱浸液和碱浸渣；
步骤五，碱浸液进入浸出液体处理系统，碱浸液先进入浸出液池511中，接着进入富集沉淀池512中净化除杂，经过净化除杂后的碱浸液在进入电沉积装置进行电化学处理，获得Zn等金属，处理后使处理后的碱浸液符合环境安全标准和资源化利用标准；
步骤六，碱浸渣进入捏合机61中被捏合成碱浸渣块，成品料输送机62将碱浸渣块送至成品料暂存仓63作为制砖原料，使处理后的碱浸渣块符合环境安全标准和资源化利用标准。
处理结果如下
(1)飞灰中二噁英降解效率达到96％以上；
(2)处理后飞灰中重金属的浸出毒性低于相应极限值，符合环境安全标准和资源化利用标准；
(3)获得工业级NaCl、KCl产品及金属产品；
(4)蒸发结晶得到的冷凝水全部回用。
上述垃圾焚烧飞灰处理工艺，通过水洗系统2和氧化碱浸系统4去除焚烧飞灰中二噁英和重金属关键技术，具有成本低廉、处置后资源化利用效果好特点，并通过蒸发系统3和浸出液体处理系统5可对处理液进行处理，避免二次污染、并解决二噁英降解的高选择性等技术难题，从而消除其中可溶盐及有毒物质的危害。通过添加不同氧化剂和催化剂，强化二噁英及重金属的脱除效率，降低反应温度，大大减少传统水热法对设备和成本的要求，使处理后的飞灰符合环境安全标准和资源化利用标准。
上述仅为本发明的一个具体实施方式，但本发明的涉及构想并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (10)
1.垃圾焚烧飞灰处理设备，其特征在于：包括飞灰供给系统、水洗系统、氧化碱浸系统、蒸发系统、氧化碱浸系统、浸出液体处理系统；
飞灰存储系统包括飞灰存储罐、飞灰供给装置，该飞灰供给装置将飞灰存储罐与水洗系统连接用于向水洗系统输送飞灰；
水洗系统包括水洗反应釜、药剂供给装置，所述水洗反应釜上设有与飞灰供给装置连接的进灰口、与氧化碱浸系统连接的出渣口、与药剂供给装置连接的药剂进口和与蒸发系统连接的药剂出口；
蒸发系统包括与药剂出口依次连接的蒸发器、气液分离器和结晶罐；
氧化碱浸系统包括碱浸反应釜，该碱浸反应釜上设有碱浸渣出口和浸液出口，该浸液出口与浸出液体处理系统连接；
浸出液体处理系统包括相连的除杂净化装置和电沉积装置，除杂净化装置与浸液出口连接。
2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰处理设备，其特征在于：所述飞灰供给装置包括飞灰输送泵、螺旋输送管道、飞灰电子称，该飞灰输送泵与飞灰存储罐连接，该螺旋输送管道设置于飞灰存储罐与水洗反应釜之间，该飞灰电子称设置于螺旋输送管道上。
3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰处理设备，其特征在于：所述药剂供给装置包括螯合药剂罐、储水罐、药水混合器和管道，该螯合药剂罐、储水罐分别通过管道并藉由药水混合器与水洗反应釜连通。
4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰处理设备，其特征在于：所述蒸发系统还包括与蒸发器和气液分离器连接的液化加热器。
5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰处理设备，其特征在于：所述除杂净化装置包括依次连接的浸出液池和富集沉淀池。
6.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰处理设备，其特征在于：所述富集沉淀池上设有曝气装置和反冲水清洗装置。
7.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰处理设备，其特征在于：还包括碱浸渣回收系统，该碱浸渣回收系统包括捏合机、成品料输送机和成品料暂存仓，所述捏合机的进料口与碱浸反应釜的碱浸渣出口对接，该捏合机的出料口通过成品料输送机与成品料暂存仓连接。
8.垃圾焚烧飞灰处理工艺，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，飞灰存储系统将飞灰存储罐中收集的焚烧飞灰输送至水洗系统的水洗反应釜中；
步骤二，药剂供给装置向水洗反应釜中加入水和螯合药剂并进行搅拌，接着在水洗反应釜中进行水热反应，水热反应后依次排出反应液和灰渣；
步骤三，反应液进入蒸发系统，依次经过蒸发、气液分离，得到工业级的重结晶；
步骤四，灰渣进入氧化碱浸系统，向碱浸反应釜加入碱浸液，浸泡反应，反应后依次排出碱浸液和碱浸渣；
步骤五，碱浸液进入浸出液体处理系统包，碱浸液依次经过杂净化装置和电沉积装置处理后排出，完成。
9.根据权利要求8所述的垃圾焚烧飞灰处理工艺，其特征在于：所述步骤四中排出的碱浸渣进入碱浸渣回收系统。
10.根据权利要求5所述的垃圾焚烧飞灰处理工艺，其特征在于：所述步骤四中的碱浸液为氨水-氯化铵系溶液。
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